目前金屬反射鏡是光學系統(tǒng)中的重要元件。由于鋁合金材料易于成型,采用金剛石單點切削方法可以直接獲得高質(zhì)量的非球曲面,充分利用鋁合金反射鏡可被超精密加工的優(yōu)點,學者們已經(jīng)設計出了多個自由曲面一體化的共體光學元件,使光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加復雜緊湊。在反射鏡表面沉積薄膜是非常重要的工藝步驟,如何獲得均勻的多波段高反射膜是一個重要問題,但面向這種新型共體光學元件的鍍膜工藝還沒有系統(tǒng)的研究。共體光學元件結(jié)構(gòu)復雜,導致其反射面上沉積的薄膜特性較難表征、均勻性較難控制�；诖�,本文采用磁控濺射這種粒子發(fā)射方向可控的薄膜鍍制方式,在平面反射鏡上定性地探索了鍍膜工藝;為解決復雜結(jié)構(gòu)薄膜表征問題,使用多個平面逼近自由曲面的理念設計了試鍍件,以試鍍件作為實驗基底替代了共體光學元件;為解決復雜結(jié)構(gòu)薄膜均勻性問題,建立了厚度分布模型,為后續(xù)的共體光學元件表面均勻的多波段高反射膜的研究提供了條件并建立了理論基礎。首先,探索了6061T6鋁合金表面多波段高反射膜的鍍制工藝。銀因為優(yōu)良的光學性能被選為高反射膜的材料,平面反射鏡被加工作為實驗基底。研究了功率和氣壓與銀膜沉積速率的關系;對比了不同功率和氣壓對銀膜反射率的影響;... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

光電轉(zhuǎn)塔中的反射系統(tǒng)

ぴ謔諧⌒棖蟮耐貧?攏?鸞バ緯閃送暾?難蟹�、设计簷E票傅奶逑怠８叻?射膜是光學薄膜的重要部分，在共體元件的反射面上鍍制高反射膜可以提高整體反射率，改善成像質(zhì)量。共體元件發(fā)展速度快，具有更多反射面且更緊湊的反射系統(tǒng)會迅速出現(xiàn)。本文將針對四面共體元件（深285mm，直徑379mm）研究在其表面鍍制高反射膜的方法，從而提高新式反射系統(tǒng)的光學性能。1.2薄膜的制備方法薄膜的真空氣相沉積可分為三個步驟：（1）產(chǎn)生相關所需薄膜材料的粒子流；（2）將粒子流運送至基底；（3）粒子與基底通過物理或化學方式結(jié)合[8]。如圖1-2所示，每個步驟都有多種技術(shù)方案，研究者依據(jù)基底的形狀、所需薄膜的特性等技術(shù)要求，選擇合適的技術(shù)方案進行組合或開發(fā)新的技術(shù)方案。圖1-2薄膜沉積步驟在第（1）步中，產(chǎn)生的粒子流中有中性粒子和帶電粒子，粒子流的產(chǎn)生方式不同，中性粒子與帶電粒子的占比也就不同。若薄膜材料以氣態(tài)形式存在，例如制備DLC薄膜的C2H2，通C2H2氣體產(chǎn)生的粒子流就是中性的。對于以固態(tài)形式存在的薄膜材料，二極濺射、直流磁控濺射與熱蒸發(fā)等能量不高、離化率低的方式，產(chǎn)生的粒子流多數(shù)為中性粒子；高頻脈沖濺射與多弧離子放電等瞬時能量大、離化率高的方式，產(chǎn)生的粒子流多數(shù)為帶電粒子[9]。在第（2）步中，運送粒子流到基底的方式也各異。粒子流在被發(fā)射時已經(jīng)獲得了一定的初速度。對于帶電粒子，通過磁場和基底偏壓，可以控制其運動軌跡；對于中性粒子，可以直接依靠初速度進行視線沉積，也可以在粒子運動路徑上放置電場使其等離子化，再通過磁場和電場

齬?諭獾墓?程案例中可以歸納，曲面反射鏡的鍍制方式以磁控濺射和熱蒸發(fā)為主。1.2.2零件內(nèi)壁薄膜的制備方法現(xiàn)有光學系統(tǒng)主要由多個光學元件裝調(diào)而成，高反射膜制備手段只需要解決單個平面或小曲率曲面的光學元件表面鍍膜的問題即可，對新出現(xiàn)的多自由曲面共體離軸反射系統(tǒng)力有不逮。共體元件具有復雜的結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)壁沉積高反射薄膜時，首先需要面對的就是薄膜均勻性問題。如果在反射鏡表面制備的薄膜均勻性差，會直接影響反射鏡的面型精度，使得成像失真，降低整體成像水平，需要依據(jù)反射鏡的面型選擇合適的鍍膜方式。如圖1-3所示，本文要在具有四個自由曲面的共體元件上制備均勻的薄膜，各反射鏡離軸成環(huán)面分布，可以看成管件。管件在工程中應用廣泛，研究者探究了許多在管件內(nèi)壁鍍制均勻的抗腐蝕耐磨損的功能膜的方法。圖1-3具有四個自由曲面的共體元件與在曲面上制備高反射膜的發(fā)展歷程相同，濕化學方法也是初期制備管狀工件內(nèi)壁薄膜的主要方案，但是此方法獲得的薄膜結(jié)合力差，而且污染環(huán)境。在真空鍍膜技術(shù)逐漸成熟之后，人們開始將真空鍍膜技術(shù)應用到管狀工件內(nèi)表面鍍膜中。

【參考文獻】：
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